[发明专利]均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法

权利要求书

1.均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：等离子体中通常含有一种以上的正离子，当正离子和电子没有达到平衡，则正离子和电子作为两种不同的粒子体系考虑并建立等离子体双流体方程组；

S2：根据等离子体的质量守恒、动量守恒、能量守恒方程，将等离子体双流体方程组与Maxwell方程组联立，加上欧姆定律以及局部热平衡状态条件得出等离子体的磁流体方程组；

S3：等离子体流体压强有限元模型构建，根据等离子体的磁流体方程组，在comsol软件中建立二维轴对称模型；

S4：对等离子体流体压强有限元模型进行仿真结果分析；

所述S4中对等离子体流体压强有限元模型进行仿真结果分析方法为：

S401：根据磁场是恒稳磁场，因此先计算磁场分布，设置线圈激励方式为电流激励，通入电流10A，得出圆筒中的磁场分布；

S402：获得均匀磁场后，对等离子体流体进行瞬态分析，层流模块中设置流体为马赫数小于0.3的可压缩流，得出流体的运动方程。

2.根据权利要求1所述的均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法，其特征在于：所述S1中建立等离子体双流体方程组采用简化双流体模型的方法。

3.根据权利要求1所述的均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法，其特征在于：所述S2中等离子体的磁流体方程组为：

4.根据权利要求1所述的均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法，其特征在于：所述S3中二维轴对称模型具体建立方法为：

设置流体区域长200mm，宽15mm，流体从下端进入圆筒中，从上端流出，模型中忽略重力的影响，模型中线圈用正方体表示，调用COMSOL软件中的AC/DC模块中产生均匀磁场的磁场模块，设置线圈导体模型为均匀多匝，每个的线圈匝数为100匝，线圈导线截面积为10^-6m²，线圈材料设置为铜，电导率为6×10⁷S/m，求解域设置为空气。

5.根据权利要求1所述的均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法，其特征在于：所述S3中等离子体流体压强有限元模型采用等离子体模块和单相层流模块共同构建，单相流体的层流模块用来分析作为流体的等离子体的运动，两个物理场模块是通过等离子体所受到的洛伦兹力耦合，磁源与等离子体、流体通过多物理场中的等离子体电导耦合场进行耦合计算。

6.根据权利要求1所述的均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法，其特征在于：所述S402中流体的运动方程为：

7.根据权利要求1所述的均匀磁场对等离子体减压效应的影响仿真分析方法，其特征在于：所述S4中还包括采用修正后的非热力学平衡定态的非理想等离子体压强计算公式计算压强在轴向和径向的变化，得出流体压强沿圆筒轴向和径向变化，计算公式如下：当各粒子的温度各向同性但不相等时：

式中m_i为第i种粒子的质量，k为玻尔兹曼常数，q_i为第i种粒子的电荷量，

当各粒子温度相等，即热力学平衡状态时：

由上式计算压强在轴向和径向的变化，得出流体压强沿圆筒轴向和径向变化情况。